Ученые Санкт-Петербургского государственного университета исследовали функциональные связи дофаминового транспортера с другими генами черного вещества в мозге и выявили ранее неизвестные компенсаторные механизмы, которые могут стать мишенью для новых методов терапии. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ (№ 25−25−264), опубликованы в научном журнале Biomolecules.
Дофамин — это не просто «гормон счастья», участвующий в системе поощрения. Эта важная сигнальная молекула регулирует внимание, память, движение, а также работу различных органов. Нарушения в дофаминовой системе приводят к развитию серьезных заболеваний, включая болезнь Паркинсона и другие.
Эксперты Института трансляционной биомедицины СПбГУ создали и изучают линию крыс DAT-KO с «отключенным» геном дофаминового транспортера. Эти животные отличаются меньшими размерами, повышенной активностью, стереотипными движениями и нарушениями обучения. Они служат важной моделью для исследования нервных и психических заболеваний, особенно синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ).
Особый интерес ученых вызвали дофаминовые нейроны черной субстанции (или черного вещества) — небольшой структуры мозга, отвечающей за регуляцию движений. Повреждение или гибель этих клеток приводят к развитию болезни Паркинсона и других заболеваний. Исследователи Санкт-Петербургского университета проанализировали функциональные связи такого транспортера с другими генами черной субстанции при различных патологических состояниях.
Сначала ученые исследовали информацию из открытых баз данных, сравнивая активность генов у здоровых людей, пациентов с болезнью Паркинсона и данные лабораторных животных Института трансляционной биомедицины СПбГУ. Они обнаружили, что ген дофаминового транспортера работает согласованно с генами, отвечающими за синтез, хранение и передачу сигналов этого гормона. Затем исследователи проанализировали ранее выведенную линию модельных крыс DAT-KO, добавив в изучение ген тирозин-гидроксилазы — ключевого фермента производства дофамина в организме.
«Узнав, с какими генами коэкспрессируется дофаминовый транспортер, мы оценили уровень их экспрессии у модельных животных. Оказалось, что экспрессия мРНК именно этого гена у крыс DAT-KO повышена. Это позволяет предположить, что именно так в нейронах черной субстанции компенсируется отсутствие транспортера. При этом мы не обнаружили разрушения взаимосвязей между уровнями экспрессии изученных нами генов. Вероятно, это тоже можно считать результатом компенсации утраты важного гена», — пояснила старший научный сотрудник лаборатории нейробиологии и молекулярной фармакологии СПбГУ Анастасия Ваганова.
Результаты экспериментов показали, что у крыс DAT-KO повышается активность гена тирозин-гидроксилазы, что является попыткой организма компенсировать отсутствие транспортера. Однако этого недостаточно для полного восстановления уровня дофамина. При этом связи между генами сохраняются, что указывает на скрытые компенсаторные механизмы.
Изучение этих рецепторов и поиск соединений, влияющих на их активность, — один из научных приоритетов Института трансляционной биомедицины СПбГУ, созданного в университете в 2015 году под руководством Рауля Гайнетдинова, одного из мировых ученых в области фармакологии системы дофамина. Нейробиолог СПбГУ получил мировое признание в области выявления и изучения новой нейротрансмиттерной системы, связанной со следовыми аминами. Сегодня под его руководством научный коллектив Института трансляционной биомедицины СПбГУ занимается разработкой новых лекарственных средств для лечения заболеваний мозга, используя последние достижения генетики и молекулярной биологии. В прошлом году стал обладателем звания «Ученый года» первой национальной премии в области будущих технологий «Вызов».
Как отмечают нейробиологи, эти данные важны для понимания того, как нейроны черной субстанции адаптируются к критическим нарушениям, а крысы DAT-KO представляют ценную модель для изучения устойчивости нейронов при нейродегенеративных заболеваниях, открывая новые пути для разработки новых методов терапии. Дальнейшее исследование выявленных особенностей крыс этой линии позволит экспертам СПбГУ больше узнать о механизмах, которые позволяют стабилизировать работу дофаминовых нейронов в условиях, когда важная часть сигнального пути этого гормона — дофаминовый транспортер — отсутствует.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ
Источник фото: ru.123rf.com
